DE112010005265T5 - Increased breakdown voltage DMOS transistor and method of fabrication. - Google Patents

Increased breakdown voltage DMOS transistor and method of fabrication. Download PDF

Info

Publication number
DE112010005265T5
DE112010005265T5 DE112010005265T DE112010005265T DE112010005265T5 DE 112010005265 T5 DE112010005265 T5 DE 112010005265T5 DE 112010005265 T DE112010005265 T DE 112010005265T DE 112010005265 T DE112010005265 T DE 112010005265T DE 112010005265 T5 DE112010005265 T5 DE 112010005265T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
region
electrode
gate electrode
gap
electrode structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE112010005265T
Other languages
German (de)
Other versions
DE112010005265B4 (en
Inventor
Ralf Lerner
Phil Hower
Gabriel Kittler
Klaus Schottmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
X Fab Semiconductor Foundries GmbH
Texas Instruments Inc
Original Assignee
X Fab Semiconductor Foundries GmbH
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by X Fab Semiconductor Foundries GmbH, Texas Instruments Inc filed Critical X Fab Semiconductor Foundries GmbH
Publication of DE112010005265T5 publication Critical patent/DE112010005265T5/en
Application granted granted Critical
Publication of DE112010005265B4 publication Critical patent/DE112010005265B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7827Vertical transistors
    • H01L29/7828Vertical transistors without inversion channel, e.g. vertical ACCUFETs, normally-on vertical MISFETs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/0619Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • H01L29/0623Buried supplementary region, e.g. buried guard ring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42372Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
    • H01L29/42376Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the length or the sectional shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42372Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
    • H01L29/4238Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the surface lay-out
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66666Vertical transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

DMOS-Transistor des Verarmungstyps umfasst einen Spalt in einem Elektrodenmaterial, der den Einbau einer Wannendotierstoffsorte in das darunter liegende Halbleitermaterial ermöglicht. Während einer nachfolgenden Dotierstoffdiffusion wird ein zusammenhängendes Wannengebiet erhalten, das eine vergrößerte laterale Ausdehnung besitzt, ohne dass eine Tiefe vergrößert wird. Die Sourcedotierstoffsorte wird nach der Maskierung des Spalts implantiert. Es wird eine zusätzliche Kanalimplantation vor der Herstellung des Gate-Dielektrikumsmaterials ausgeführt.The depletion mode DMOS transistor includes a gap in an electrode material that facilitates the incorporation of a well dopant species into the underlying semiconductor material. During a subsequent dopant diffusion, a contiguous well region is obtained that has an increased lateral extent without increasing a depth. The source dopant species is implanted after masking the gap. Additional channel implantation is performed prior to fabrication of the gate dielectric material.

Description

Technisches Gebiet.Technical area.

Die beanspruchte Erfindung betrifft einen DMOS-(doppelt diffundierten Metall-Oxid-Halbleiter-)Transistor als Verarmungstyp, oder der ausgebildet ist, im Verarmungsmodus zu arbeiten, wobei ein leitender Kanal ohne Anlegen einer Spannung an die Gateelektrodenstruktur ausgebildet ist.The claimed invention relates to a depletion type DMOS (double diffused metal-oxide-semiconductor) transistor or adapted to operate in depletion mode, wherein a conductive channel is formed without applying a voltage to the gate electrode structure.

Hintergrund.Background.

Allgemein sind Feldeffekttransistoren (FET) und insbesondere MOS-Transistoren Halbleiterbauelemente, die einen Sourceanschluss und einen Drainanschluss und ein dazwischenliegendes Kanalgebiet aufweisen, in welchem sich ein leitender Kanal beim Anlegen einer geeigneten Steuerspannung an eine Gateelektrodenstruktur aufbaut. Die Gateelektrodenstruktur enthält wiederum eine Gateelektrode und eine Gate-Dielektrikumsschicht, die die Gateelektrode von dem Kanalgebiet trennt. Beim Anlegen einer Spannung über der Gateelektrode und dem Halbleiterkörper, der mit dem Kanalgebiet verbunden ist, und bei Überschreiten der Schwellwertspannung der Transistoren sammeln sich zunehmend Ladungsträger an der Grenzfläche an, die durch die Gate-Dielektrikumsschicht und das Kanalgebiet gebildet ist, so dass ein leitender Kanal zwischen dem Sourcegebiet und dem Draingebiet aufgebaut wird. Somit wird der Stromfluss nur durch eine einzelne Art an Ladungsträgern hervorgerufen im Gegensatz zu dem Stromfluss in einem Bipolartransistor, in welchem sowohl die Minoritätsladungsträger als auch die Majoritätsladungsträger zum Stromfluss beitragen. Aufgrund dieses unipolaren Stromflusses in Feldeffekttransistoren ist die Schaltgeschwindigkeit wesentlich kürzer im Vergleich zu Bipolartransistoren, wodurch der FET und insbesondere ein MOS-Transistor ein sehr geeigneter Kandidat für Hochgeschwindigkeitsanwendungen ist.In general, field-effect transistors (FETs) and in particular MOS transistors are semiconductor components which have a source terminal and a drain terminal and an intermediate channel region in which a conductive channel is built up on application of a suitable control voltage to a gate electrode structure. The gate electrode structure in turn includes a gate electrode and a gate dielectric layer separating the gate electrode from the channel region. Upon application of a voltage across the gate electrode and the semiconductor body which is connected to the channel region, and when the threshold voltage of the transistors is exceeded, charge carriers are increasingly accumulated at the interface formed by the gate dielectric layer and the channel region, so that a conductive Channel is established between the source region and the drain region. Thus, the current flow is caused only by a single type of charge carriers in contrast to the current flow in a bipolar transistor, in which both the minority carriers and the majority charge carriers contribute to the flow of current. Due to this unipolar current flow in field effect transistors, the switching speed is significantly shorter compared to bipolar transistors, whereby the FET and in particular a MOS transistor is a very suitable candidate for high-speed applications.

In jüngerer Zeit werden FET-Bauelemente und insbesondere MOS-Transistoren zunehmend in Leistungsanwendungen eingesetzt. Derartige Anwendungen erfordern die Handhabung von Strömen bis zu mehreren 10 A oder mehr und von Spannungen bis zu 100 V und deutlich höher, da in vielen Fällen auch schnell schaltende Transistoren in geschalteten Stromversorgungen, Motorsteuerungen und dergleichen benötigt werden. Die hohen Spannungen in Leistungsanwendungen erfordern jedoch gewisse Anpassungen in den Dotierstoffprofilen der MOS-Transistoren, um die angestrebten Eigenschaften für die Durchbruchsspannung bereitzustellen. Beispielsweise ist ein so genanntes Driftgebiet mit dem Draingebiet verbunden und verbindet somit das Draingebiet mit dem vorgesehenen Kanalgebiet. Das Driftgebiet ist grundsätzlich ein Halbleitergebiet mit der gleichen grundlegenden Dotierung wie das Draingebiet jedoch mit einer reduzierten Dotierstoffkonzentration. Dies führt zu einem im Wesentlichen ohmschen Verhalten des Driftgebiets, wodurch ein entsprechender Spannungsabfall über dem Driftgebiet beim Aufbau eines leitenden Kanals hervorgerufen wird. Folglich bestimmen das Dotierstoffprofil in dem Draingebiet und dem Sourcegebiet und ihre Verbindung zu dem Kanalgebiet mit einem dazwischen liegenden Driftgebiet die Transistoreigenschaften in ”Leistungsanwendungen”.More recently, FET devices, and MOS transistors in particular, are increasingly being used in power applications. Such applications require the handling of currents up to several 10 A or more and voltages up to 100 V and much higher, since in many cases fast switching transistors in switched power supplies, motor controls and the like are needed. However, the high voltages in power applications require some adjustments in the dopant profiles of the MOS transistors to provide the desired breakdown voltage characteristics. For example, a so-called drift region is connected to the drain region and thus connects the drain region with the intended channel region. The drift region is basically a semiconductor region with the same basic doping as the drain region but with a reduced dopant concentration. This results in a substantially ohmic behavior of the drift region, causing a corresponding voltage drop across the drift region in the formation of a conductive channel. Consequently, the dopant profile in the drain region and the source region and their connection to the channel region with an intermediate drift region determine the transistor properties in "power applications".

Feldeffekttransistoren können generell in Anreicherungstransistoren und Verarmungstransistoren unterteilt werden. In einem Transistor des Anreicherungstyps hat das Kanalgebiet keinen leitenden Pfad, wenn eine Spannung von null an der Gateelektrodenstruktur angelegt ist, während Transistoren des Verarmungstyps bei einer Gate-Spannung von null einen leitenden Kanal aufweisen. Somit sind die Transistoren des Verarmungstyps ohne das Anlegen einer Gate-Spannung leitend, und diese Verarmungstransistoren können durch Anlegen einer Gate-Spannung ausgeschaltet werden. Für einen n-Kanaltransistor ist diese Spannung negativ. Dazu erhält der Transistor des Verarmungstyps eine zusätzliche Dotierstoffkonzentration in dem Kanalgebiet, woraus sich ein leitender Pfad zwischen dem Draingebiet und dem Sourcegebiet ergibt, der zunehmend an Ladungsträgern beim Anlegen einer negativen Gate-zu-Source-Spannung ”verarmt”, so dass letztlich der Transistor abschaltet, wenn das Kanalgebiet vollständig verarmt ist.Field effect transistors can generally be divided into enhancement transistors and depletion transistors. In an enhancement mode transistor, the channel region does not have a conductive path when zero voltage is applied to the gate electrode structure, while depletion type transistors have a conductive channel at zero gate voltage. Thus, the depletion mode transistors are conductive without the application of a gate voltage, and these depletion transistors can be turned off by applying a gate voltage. For an n-channel transistor, this voltage is negative. To this end, the depletion mode transistor receives an additional dopant concentration in the channel region, resulting in a conductive path between the drain region and the source region, which increasingly "depletes" charge carriers upon application of a negative gate to source voltage, ultimately the transistor turns off when the channel area is completely depleted.

Mit Bezug zu 1 werden nunmehr ein typischer Transistoraufbau eines vertikalen DMOS-Transistors 10 und konventionelle Techniken zur Erzeugung eines zusätzlichen Kanalgebiets für einen Transistor des Verarmungstyps detaillierter erläutert.In reference to 1 Now, a typical transistor structure of a vertical DMOS transistor 10 and discuss conventional techniques for generating an additional channel region for a depletion type transistor in more detail.

Es ist eine schematische Querschnittsansicht des besagten DMOS-Transistors 10 dargestellt, der in Form eines Transistors des Anreicherungstyps gezeigt ist. Der Transistor 10 umfasst ein stark dotiertes Substratmaterial 1, das auch als das Draingebiet oder der Drainanschluss des Transistors 10 fungiert. Für einen Beispieltransistor des n-Typs ist das Draingebiet 1 stark n-dotiert. Eine Halbleiterschicht 2 ist als Driftgebiet des Transistors 10 vorgesehen und ist über dem Draingebiet 1 ausgebildet. Das Driftgebiet besitzt die gleiche Leitfähigkeitsart wie das Draingebiet 1, jedoch mit einer reduzierten Dotierstoffkonzentration. Ein Wannengebiet 5 ist in dem Driftgebiet 2 ausgebildet und weist die inverse Leitfähigkeitsart im Vergleich zu dem Driftgebiet 2 auf. In dem Wannengebiet 5 ist ein stark dotiertes Sourcegebiet 6 vorgesehen und bildet somit einen pn-Übergang mit dem Wannengebiet 5. Ein Gebiet 9 an einer Oberfläche des Driftgebiets 2, das in dem Wannengebiet 5 lateral benachbart zu dem Sourcegebiet 6 angeordnet ist, wird als ”Kanalgebiet” bezeichnet, da sich hier ein leitender Pfad ausbildet, wenn eine geeignete Steuerspannung an eine Gateelektrodenstruktur 4a angelegt wird, die eine Gateelektrode 4, beispielsweise ein dotiertes Polysiliziummaterial, und eine Gate-Dielektrikumsschicht 3, etwa ein Siliziumdioxidmaterial, aufweist, die die Gateelektrode 4 von dem Kanalgebiet 9 und dem Driftgebiet 2 trennt. Ferner umfasst der Transistor 10 ein dielektrisches Zwischenschichtmaterial oder ein dielektrisches Zwischenmetallmaterial 7, das Öffnungen (nicht gezeigt) zur Kontaktierung der Gateelektrode 4 und zum Anschluss des Sourcegebiets 6 und des Wannengebiets 5 aufweist, wie dies durch das Bezugszeichen 8 angegeben ist.It is a schematic cross-sectional view of said DMOS transistor 10 which is shown in the form of an enhancement type transistor. The transistor 10 includes a heavily doped substrate material 1 , also called the drain region or drain of the transistor 10 acts. For an example n-type transistor, the drain region is 1 heavily n-doped. A semiconductor layer 2 is the drift region of the transistor 10 provided and is above the drainage area 1 educated. The drift area has the same conductivity as the drain area 1 but with a reduced dopant concentration. A tub area 5 is in the drift area 2 formed and has the inverse conductivity in comparison to the drift region 2 on. In the tub area 5 is a heavily doped source region 6 provided and thus forms a pn junction with the tub area 5 , An area 9 on a surface of the drift area 2 that in the tub area 5 laterally adjacent to the source region 6 disposed is referred to as a "channel region" because a conductive path is formed here when a suitable control voltage is applied to a gate electrode structure 4a is applied, which is a gate electrode 4 For example, a doped polysilicon material, and a gate dielectric layer 3 , such as a silicon dioxide material having the gate electrode 4 from the channel area 9 and the drift area 2 separates. Furthermore, the transistor comprises 10 a dielectric interlayer material or an inter-metal dielectric material 7 , the openings (not shown) for contacting the gate electrode 4 and for connecting the source region 6 and the tub area 5 has, as indicated by the reference numeral 8th is specified.

Der in 1 gezeigte Transistor wird typischerweise hergestellt, indem das Substrat 1 mit der gewünschten Dotierstoffkonzentration bereitgestellt wird, während das Driftgebiet 2 die reduzierte Dotierstoffkonzentration erhält, indem beispielsweise ein Halbleitermaterial epiktaktisch hergestellt und gleichzeitig darin die Dotierstoffsorte eingebaut wird. Die Gatestruktur 4a wird auf der Grundlage gut etablierter Abscheide- und/oder Oxidationstechniken bereitgestellt. Danach wird das Wannengebiet 5 durch einen Implantations- und Ausheizprozess hergestellt. D. h., die Dotierstoffsorte des Wannengebiets 5 wird in Anwesenheit der Gateelektrodenstruktur 4a implantiert, die als eine Implantationsmaske dient, wodurch eine selbstjustierte Position des Wannengebiets 5 in Bezug zu der Gateelektrode 4 erreicht wird. Während des nachfolgenden Ausheizprozesses wird eine Diffusion der Dotierstoffe in Gang gesetzt, wobei die Prozessparameter (Temperatur und Prozesszeit) so ausgewählt sind, dass die gewünschte laterale ”Überlappung” des Wannengebiets 5 mit der Gateelektrode 4 erreicht wird. Es sollte beachtet werden, dass eine vertikale Diffusion ebenfalls stattfindet. In ähnlicher Weise wird die Dotierstoffsorte des Sourcegebiets 6 in selbstjustierter Weise implantiert, wobei die Gateelektrodenstruktur 4a und eine Lackmaske als eine Implantationsmaske verwendet werden. In einem weiteren Ausheizprozess wird die endgültige Form des Sourcegebiets 6 und möglicherweise des Wannengebiets 5 eingestellt, indem ein gewünschter Grad an Diffusion hervorgerufen wird. Schließlich Wird das dielektrische Zwischenschichtmaterial 7 abgeschieden und die Öffnungen werden darin erzeugt, um eine Verbindung zu dem Kontaktbereich 8 herzustellen.The in 1 The transistor shown is typically made by placing the substrate 1 with the desired dopant concentration while the drift region 2 the reduced dopant concentration is obtained, for example, by epitaxially producing a semiconductor material and at the same time incorporating therein the dopant species. The gate structure 4a is provided on the basis of well established deposition and / or oxidation techniques. After that, the tub area 5 produced by an implantation and annealing process. That is, the dopant species of the well area 5 is in the presence of the gate electrode structure 4a implanted, which serves as an implantation mask, creating a self-aligned position of the well area 5 with respect to the gate electrode 4 is reached. During the subsequent bake process, diffusion of the dopants is initiated, with the process parameters (temperature and process time) selected to provide the desired lateral "overlap" of the well region 5 with the gate electrode 4 is reached. It should be noted that vertical diffusion also takes place. Similarly, the dopant species of the source region 6 implanted in a self-aligned manner, wherein the gate electrode structure 4a and a resist mask may be used as an implantation mask. In another annealing process, the final shape of the source region becomes 6 and possibly the tub area 5 adjusted by causing a desired degree of diffusion. Finally, the interlayer dielectric material becomes 7 deposited and the openings are created therein to connect to the contact area 8th manufacture.

Während des Betriebs des Transistors 10 – es sei ein n-Kanaltransistor angenommen – führt eine Gate-Source-Spannung oder eine Gate-Wannen-Spannung von null oder einem negativen Wert zu einem im Wesentlichen nicht leitenden Zustand des Kanalgebiets 9 mit Ausnahme von geringen Leckströmen. Beim Anlegen einer positiven Gate-Source-Spannung sammeln sich zunehmend Elektronen an der Grenzfläche an, die durch das Wannengebiet 5 und die Gate-Dielektrikumsschicht 3 gebildet ist. Die Elektronen rekombinieren mit den Majoritätsladungsträgern (den Löchern) bis die Gate-Source-Spannung eine Schwellwertspannung übersteigt, die den Spannungspegel repräsentiert, bei welchem überschüssige Elektronen verbleiben, wodurch das Kanalgebiet 9 ”invertiert” wird und einen leitenden Kanal zwischen dem Sourcegebiet 6 und dem Driftgebiet 2 durch das Wannengebiet 15 hindurch ausbildet. Es sollte beachtet werden, dass die Eigenschaften des Transistors, etwa der Durchlasswiderstand, die Schwellwertspannung, und dergleichen wesentlich von dem Aufbau der Dotierstoffprofile der Gebiete 2, 5, 6 abhängen.During operation of the transistor 10 Assuming an n-channel transistor is assumed, a gate-to-source voltage or gate-to-well voltage of zero or a negative value will result in a substantially non-conductive state of the channel region 9 with the exception of low leakage currents. When a positive gate-source voltage is applied, increasingly electrons accumulate at the interface that flows through the well region 5 and the gate dielectric layer 3 is formed. The electrons recombine with the majority carriers (the holes) until the gate-source voltage exceeds a threshold voltage representing the voltage level at which excess electrons remain, thereby reducing the channel area 9 "Inverted" and a conductive channel between the source region 6 and the drift area 2 through the tub area 15 through trains. It should be noted that the characteristics of the transistor, such as the on-resistance, the threshold voltage, and the like, are substantially different from the structure of the dopant profiles of the regions 2 . 5 . 6 depend.

Um einen Betrieb im Verarmungsmodus auf der Grundlage der Konfiguration des Transistors 10 zu erhalten, wie er zuvor beschrieben ist, wird in der US 4,003,071 (Sadaaki Takagi, Fujitsu) vorgeschlagen, eine zusätzliche Implantation anzuwenden, um Dotierstoffe in der Nähe der Oberfläche des Kanalgebiets 9 einzubauen, um damit darin die Dotierung so zu erhöhen, dass ein leitender Pfad erhalten wird. Somit wird eine leitende Verbindung zwischen dem Sourcegebiet 6 und dem Driftgebiet 2 über die zusätzlich eingeführten Dotierstoffe erhalten. In dem oben beschriebenen Beispiel eines n-Kanaltransistors wird eine Dotierstoffsorte des n-Typs in das Kanalgebiet 6, etwa Phosphor, Arsen oder Antimon, mit einer moderat geringen Implantationsdosis eingebaut. Auf diese Weise sind das stark dotierte Draingebiet 1 und das Sourcegebiet 6 bei Fehlen einer Gate-Spannung elektrisch miteinander verbunden. Andererseits verarmt der leitende Kanal, wenn eine negative Gate-Spannung angelegt wird, wodurch der Transistor 10 abgeschaltet wird.To operate in depletion mode based on the configuration of the transistor 10 to obtain, as previously described, is in the US 4,003,071 (Sadaaki Takagi, Fujitsu) suggested to apply an additional implantation to dopants near the surface of the channel region 9 in order to increase the doping therein so that a conductive path is obtained. Thus, a conductive connection between the source region 6 and the drift area 2 obtained via the additionally introduced dopants. In the example of an n-channel transistor described above, an n-type dopant species becomes the channel region 6 , such as phosphorus, arsenic or antimony, incorporated with a moderately low implantation dose. In this way, the heavily doped drainage area 1 and the source area 6 electrically connected together in the absence of a gate voltage. On the other hand, the conductive channel depletes when a negative gate voltage is applied, causing the transistor 10 is switched off.

US 6,700,160 (Steven Merchant, Texas Instruments) offenbart einen DMOS-Transistor mit einem zusätzlichen dotierten Gebiet unterhalb des Gateoxids innerhalb des leicht dotierten Driftgebiets 2 und innerhalb eines Teils des Wannengebiets 5. Jedoch wird der Betriebsmodus (Anreicherungstyp oder Verarmungstyp) durch diese Änderung im Aufbau nicht geändert. US 6,700,160 (Steven Merchant, Texas Instruments) discloses a DMOS transistor having an additional doped region below the gate oxide within the lightly doped drift region 2 and within a part of the tub area 5 , However, the operation mode (enrichment type or depletion type) is not changed by this change in construction.

Generell ist das Bereitstellen eines zusätzlichen dotierten Gebiets in dem Kanalgebiet eines Transistors des Anreicherungstyps zum Erreichen eines Verarmungsmodus eine viel versprechende Vorgehensweise. Jedoch kann das Implantieren der zusätzlichen Dotierstoffe durch die Gateelektrode hindurch oder sogar durch das Gate-Dielektrikumsmaterial hindurch zu einer ausgeprägten Schädigung des Gate-Dielektrikumsmaterials führen, wodurch das gesamte Transistorverhalten beeinträchtigt wird. Andererseits führt der Einbau der zusätzlichen Dotierstoffe vor der Herstellung des Gate-Dielektrikumsmaterials zu einer ausgeprägten Dotierstoffdiffusion während des Ausheizprozesses zur Ausrichtung des Wannenprofils. Insbesondere tritt eine ausgeprägte vertikale Diffusion in das Wannengebiet 5 hinein auf, wodurch das gesamte Transistorverhalten negativ beeinflusst wird. Durch die Verwendung geeigneter Dotierstoffsorten mit einem hohen Diffusionskoeffizienten, etwa Bor, für das Wannengebiet und mit einem kleinen Diffusionskoeffizienten für die zusätzliche Kanaldotierung, etwa Arsen oder Antimon, kann die vertikale Diffusion in die Tiefe des Wannengebiets zwar reduziert aber nichtvermieden werden.In general, providing an additional doped region in the channel region of an enhancement mode transistor to achieve a depletion mode is a promising approach. However, implanting the additional dopants through the gate electrode or even through the gate dielectric material may result in significant damage to the gate dielectric material, thereby affecting overall transistor performance. On the other hand, incorporation of the additional dopants prior to fabrication of the gate dielectric material results in pronounced dopant diffusion during the anneal process Alignment of the tub profile. In particular, a pronounced vertical diffusion occurs in the tub area 5 in, which negatively affects the overall transistor behavior. By using suitable dopant species with a high diffusion coefficient, such as boron, for the well region and with a small diffusion coefficient for additional channel doping, such as arsenic or antimony, vertical diffusion into the well region depth can be reduced but not avoided.

Wenn der Transistor abgeschaltet wird, kann jedoch ein früherer Durchbruch auftreten, da die wirksame Wannendotierung aufgrund der zusätzlichen Kanaldotierung reduziert ist, selbst wenn diese stark negativ vorgespannt wird. Somit kann sich die Raumladungszone in dem Wannengebiet zu dem stark dotierten Sourcegebiet 6 erstrecken oder in dieses durchschlagen bzw. durchgreifen.However, if the transistor is turned off, a previous breakdown may occur because the effective well doping is reduced due to the additional channel doping, even if it is strongly negatively biased. Thus, the space charge zone in the well region may become the heavily doped source region 6 extend or penetrate into this.

2 zeigt schematisch die Ergebnisse einer Simulation in einem konventionellen Transistor des Verarmungstyps, der ein zusätzlich dotiertes Kanalgebiet aufweist, wobei die zusätzliche Dotierstoffsorte schematisch durch das Bezugszeichen 21 bezeichnet ist. Das Kanalgebiet mit der zusätzlichen Dotierung 21 besitzt die inverse Dotierung des Wannengebiets 5, wie dies zuvor erläutert ist. In diesem Falle ist der Status einer negativen Gate-Spannung (ausgeschalteter Zustand bzw. Sperrmodus) dargestellt. Wie durch die Potenziallinien angegeben ist, kann selbst eine moderat geringe Spannung zwischen dem Draingebiet und dem Sourcegebiet zu einem Durchschlagen des Drain-Potenzials in das Sourcegebiet 6 führen. Eine nicht gewünschte Verringerung der Durchschlagspannung, die durch die Dotiersituation zur Herstellung des zusätzlich dotierten Kanalgebiet hervorgerufen wird, kann kompensiert werden, indem die Kanallänge (in 1 die horizontale Erstreckung des Kanalgebiets 9) vergrößert wird. Wie zuvor bewertet ist, werden das gesamte Dotierstoffprofil und somit die Kanallänge typischerweise mittels der Temperatur und der Zeitdauer der Ausheizprozesse eingestellt. Beispielsweise wird eine größere Kanallänge erreicht, indem die Diffusionsaktivität während der Wannendiffusion erhöht wird, wodurch jedoch nicht nur die laterale Diffusion und somit die Kanallänge vergrößert werden, sondern auch die vertikale Erstreckung des Wannengebiets zunimmt, was zu einer nicht gewünschten Änderung der Eigenschaften des Transistors führt. 2 schematically shows the results of a simulation in a conventional transistor of the depletion type, having an additional doped channel region, wherein the additional dopant species schematically by the reference numeral 21 is designated. The channel area with the additional doping 21 has the inverse doping of the well area 5 as previously explained. In this case, the status of a negative gate voltage (switched off state or blocking mode) is shown. As indicated by the potential lines, even a moderately low voltage between the drain region and the source region may cause the drain potential to penetrate into the source region 6 to lead. An undesirable reduction of the breakdown voltage, which is caused by the doping situation for producing the additionally doped channel region, can be compensated for by adjusting the channel length (in 1 the horizontal extent of the canal area 9 ) is increased. As previously evaluated, the total dopant profile, and thus channel length, are typically adjusted by the temperature and duration of the anneal processes. For example, a larger channel length is achieved by increasing the diffusion activity during well diffusion, which not only increases lateral diffusion and thus channel length, but also increases the vertical extent of the well region, resulting in an undesirable change in transistor characteristics ,

Überblick über die Erfindung.Overview of the invention.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen DMOS-Transistor des Verarmungstyps mit einer erhöhten Durchbruchsspannung auf der Grundlage einer vergrößerten Kanallänge bereitzustellen, wobei eines oder mehrere der oben beschriebenen Probleme vermieden wird bzw. werden.It is an object of the invention to provide a depletion mode DMOS transistor having an increased breakdown voltage based on an increased channel length, while avoiding one or more of the problems described above.

Die Erfindung stellt einen DMOS-Transistor und Fertigungstechniken zu dessen Herstellung bereit, wobei ein Verarmungsmodus erreicht wird, indem eine zusätzliche Implantation in das Kanalgebiet des DMOS-Transistors vorgesehen wird, wodurch ein dotiertes Gebiet geschaffen wird, das auch als ein ”zusätzlich dotiertes Kanalgebiet” bezeichnet wird.The invention provides a DMOS transistor and fabrication techniques for making the same, wherein a depletion mode is achieved by providing additional implantation into the channel region of the DMOS transistor, thereby creating a doped region, also referred to as an "additional doped channel region". referred to as.

Aufgrund des zusätzlich dotierten Kanalgebiets wird ein leitender Pfad erzeugt, ohne dass eine Gate-Spannung angelegt ist. Die Implantation der zusätzlichen Kanaldotierung wird vorzugsweise vor der Herstellung des Gate-Dielektrikumsmaterials ausgeführt, wodurch durch Implantation hervorgerufene Schäden in dem Gate-Dielektrikumsmaterial vermieden werden. Für die nachfolgende Implantation des Wannengebiets wird die Gateelektrode als eine Implantationsmaske verwendet, die einen geeigneten Aufbau besitzt, so dass der Einbau der Wannendotierstoffsorte in das Halbleitermaterial lateral benachbart zu der Gateelektrode und auch lokal unterhalb der Gateelektrodenstruktur ermöglicht wird, wodurch eine stärkere laterale Diffusion der Wannendotierstoffsorte ohne Verstärkung der vertikalen Diffusion möglich ist. Somit kann eine gewünschte Vergrößerung der Kanallänge auf der Grundlage der stärkeren lateralen Diffusion, die durch die Wannendotierstoffsorte hervorgerufen wird, die zusätzlich lokal unterhalb der Gateelektrodenstruktur bereitgestellt wird, erreicht werden. Die größere Kanallänge kompensiert wiederum das zusätzlich dotierte Kanalgebiet in Bezug auf die Durchbruchsspannung, ohne dass eine Tiefe des Wannengebiets unerwünscht vergrößert wird.Due to the additionally doped channel region, a conducting path is generated without a gate voltage being applied. The implantation of the additional channel doping is preferably performed prior to the fabrication of the gate dielectric material, thereby avoiding implantation-induced damage in the gate dielectric material. For the subsequent implantation of the well region, the gate electrode is used as an implantation mask having a suitable structure to allow incorporation of the well dopant species into the semiconductor material laterally adjacent the gate electrode and also locally below the gate electrode structure, thereby providing more lateral diffusion of well dopant species without amplification of the vertical diffusion is possible. Thus, a desired increase in channel length may be achieved based on the increased lateral diffusion provided by the well dopant species additionally provided locally below the gate electrode structure. The larger channel length in turn compensates for the additional doped channel region with respect to the breakdown voltage without undesirably increasing a depth of the well region.

In einem Aspekt der Erfindung wird ein DMOS-Transistor des Verarmungstyps vorgeschlagen (Ansprüche 1 und 22). Der Transistor umfasst eine Gateelektrodenstruktur, die auf einem Halbleitermaterial ausgebildet ist und eine Gate-Dielektrikumsschicht und eine Elektrode aufweist. Die Elektrode umfasst einen ersten Elektrodenbereich und einen zweiten Elektrodenbereich, die lateral (entlang einer Stromflussrichtung) durch ein isolierendes Material getrennt sind. Ferner ist ein Sourcegebiet einer ersten Leitfähigkeitsart in dem Halbleitermaterial lateral benachbart zu und teilweise unterhalb des ersten Elektrodenbereichs ausgebildet. Der Transistor umfasst ferner ein zusätzlich dotiertes Kanalgebiet der ersten Leitfähigkeitsart, das mit dem Sourcegebiet in Verbindung steht und sich unter den ersten und den zweiten Elektrodenbereich entlang der Stromflussrichtung erstreckt. Ein Wannengebiet einer zweiten Leitfähigkeitsart ist in dem Halbleitermaterial so ausgebildet, dass es mit dem Sourcegebiet, dem zusätzlich dotierten Kanalgebiet und einem Driftgebiet der ersten Leitfähigkeitsart in Kontakt ist, wobei sich das Wannengebiet lateral unter den ersten und den zweiten Elektrodenbereich entlang der Stromflussrichtung erstreckt. Ferner umfasst der Transistor ein Draingebiet der ersten Leitfähigkeitsart, das mit dem Driftgebiet in Kontakt ist.In one aspect of the invention, a depletion mode DMOS transistor is proposed (claims 1 and 22). The transistor includes a gate electrode structure formed on a semiconductor material and having a gate dielectric layer and an electrode. The electrode includes a first electrode region and a second electrode region that are laterally separated (along a current flow direction) by an insulating material. Further, a source region of a first conductivity type is formed laterally adjacent to and partially below the first electrode region in the semiconductor material. The transistor further includes an additionally doped channel region of the first conductivity type that communicates with the source region and extends below the first and second electrode regions along the current flow direction. A well region of a second conductivity type is formed in the semiconductor material so as to be in contact with the source region, the additionally doped channel region, and a first conductivity type drift region Well region extends laterally below the first and the second electrode region along the current flow direction. Further, the transistor includes a drain region of the first conductivity type that is in contact with the drift region.

Wie zuvor erläutert ist, umfasst der Transistor dieses Aspekts eine ”gespaltene” Gateelektrodenstruktur, die einen zwischenzeitlichen Einbau der Wannendotierstoffsorte ermöglicht, wodurch eine zusätzliche Länge für den Kanal bereitgestellt wird, ohne dass zu einer vergrößerten ”vertikalen” Ausdehnung des Wannengebiets beigetragen wird.As previously discussed, the transistor of this aspect includes a "split" gate electrode structure that allows for interim mounting of the well dopant species, thereby providing additional channel length without contributing to increased "vertical" expansion of the well region.

Der Transistor kann ferner einen Kopplungsbereich derart aufweisen, dass der erste und der zweite Elektrodenbereich elektrisch miteinander verbunden sind. Somit kann die Gateelektrode elektrisch als eine einzelne Einheit fungieren, wobei dennoch die verbesserte Wannendotierstoffverteilung während der Implantation der Wannendotierstoffsorte erreicht wird.The transistor may further include a coupling region such that the first and second electrode regions are electrically connected together. Thus, the gate electrode may electrically function as a single unit, yet still achieve the improved well dopant distribution during implantation of the well dopant species.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Kopplungsbereich ein Teil der Elektrode. In diesem Falle können der Kopplungsbereich und die Elektrodenbereiche zusammen aus dem Elektrodenmaterial hergestellt werden, wodurch zusätzliche Prozessschritte vermieden werden.In another embodiment, the coupling region is part of the electrode. In this case, the coupling region and the electrode regions can be made together from the electrode material, thereby avoiding additional process steps.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kopplungsbereich ein Metallgebiet, das in einer Bauteilebene oberhalb der Gateelektrodenstruktur gebildet ist. Somit können Materialien mit höherer Leitfähigkeit verwendet werden, während gleichzeitig die Ionenblockierwirkung jeglicher Kopplungsbereiche vermieden wird, wodurch die Anwendung einer reduzierten Implantationsdosis möglich ist.In a further embodiment, the coupling region comprises a metal region, which is formed in a component plane above the gate electrode structure. Thus, higher conductivity materials can be used while avoiding the ion blocking effect of any coupling regions, thereby allowing the use of a reduced implantation dose.

Das Wannengebiet kann unter dem Kopplungsbereich hergestellt sein, um damit ein zusammenhängendes Wannengebiet zu schaffen. Somit kann eine nachteilige Wirkung des Kopplungsbereichs auf die endgültige Wannendotierstoffverteilung vermieden werden.The well region may be made below the coupling region to provide a contiguous well region. Thus, an adverse effect of the coupling region on the final well dopant distribution can be avoided.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Elektrode eine zentrale Öffnung, die über einem Bereich des Sourcegebiets ausgebildet ist. Diese Konfiguration einer Transistorzelle ermöglicht ein räumlich effektives Layout, wobei die gespaltene Konfiguration der Elektrode für die gewünschte verstärkte laterale Diffusion unter das Wannengebiet sorgt. Beispielsweise besitzt die zentrale Öffnung in der Draufsicht eine quadratische, eine kreisförmige, eine rechteckige, eine hexagonale oder eine achteckige Form.In a further embodiment, the electrode comprises a central opening formed over a region of the source region. This configuration of a transistor cell allows a spatially effective layout, with the cleaved configuration of the electrode providing the desired enhanced lateral diffusion under the well region. For example, the central opening in plan view has a square, a circular, a rectangular, a hexagonal or an octagonal shape.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Halbleiterbauelement mit einem Verarmungsmodus-DMOS-Transistor vorgeschlagen und beansprucht (Anspruch 9). Das Halbleiterbauelement umfasst eine Gateelektrodenstruktur, die auf einem Halbleitermaterial ausgebildet ist und ein Gate-Dielektrikumsmaterial und eine Elektrode mit Spalt aufweist. Das Bauelement umfasst ferner ein Sourcegebiet, das in dem Halbleitermaterial ausgebildet ist und sich teilweise unter die Elektrode erstreckt. Ferner ist ein Kanalgebiet in dem Halbleitermaterial ausgebildet und erstreckt sich unter die Elektrode und den Spalt ausgehend von dem Sourcegebiet bis zu einem Driftgebiet. Ferner umfasst der Transistor ein Draingebiet, das mit dem Driftgebiet in Verbindung steht.According to another aspect of the disclosure, a semiconductor device with a depletion-mode DMOS transistor is proposed and claimed (claim 9). The semiconductor device includes a gate electrode structure formed on a semiconductor material and having a gate dielectric material and a gap electrode. The device further comprises a source region formed in the semiconductor material and extending partially below the electrode. Further, a channel region is formed in the semiconductor material and extends below the electrode and the gap from the source region to a drift region. Further, the transistor comprises a drain region communicating with the drift region.

Somit stellt das Halbleiterbauelement eine lateral vergrößerte (oder ausgedehnte) Kanallänge bereit, wie dies zuvor erläutert ist.Thus, the semiconductor device provides a laterally increased (or extended) channel length, as previously explained.

In weiteren Ausführungsformen enthält das Kanalgebiet eine zusätzliche Kanaldotierung mit der gleichen Leitfähigkeitsart wie das Sourcegebiet.In further embodiments, the channel region includes additional channel doping with the same conductivity type as the source region.

Die Elektrode kann zumindest einen ersten Elektrodenbereich und einen zweiten Elektrodenbereich aufweisen, die lateral entlang einer Stromflussrichtung durch den Spalt getrennt sind. Die Elektrode kann einen Materialbereich aufweisen, so dass der erste und der zweite Elektrodenbereich elektrisch verbunden sind.The electrode may include at least a first electrode region and a second electrode region that are laterally separated along a current flow direction through the gap. The electrode may have a material region such that the first and second electrode regions are electrically connected.

In anderen Ausführungsformen sind der erste und der zweite Elektrodenbereich elektrisch mittels einer Verbindungsstruktur verbunden, die zumindest teilweise in einem Metallisierungssystem des Halbleiterbauelements ausgebildet ist.In other embodiments, the first and second electrode regions are electrically connected by means of a connection structure that is at least partially formed in a metallization system of the semiconductor device.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Gateelektrodenstruktur eine zentrale Öffnung, und eine Stromflussrichtung in dem Kanalgebiet ist von der zentralen Öffnung aus nach außen orientiert.In a further embodiment, the gate electrode structure comprises a central opening, and a current flow direction in the channel region is oriented outwardly from the central opening.

In einer noch weiteren Ausführungsform besitzt die zentrale Öffnung eine quadratische Form, eine kreisförmige Form, eine rechteckige Form, eine hexagonale Form oder eine achteckige Form entsprechend einer Draufsicht auf die Gateelektrodenstruktur.In yet another embodiment, the central opening has a square shape, a circular shape, a rectangular shape, a hexagonal shape, or an octagonal shape corresponding to a top view of the gate electrode structure.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verarmungsmodus-DMOS-Transistors in einem Halbleiterbauelement bereitgestellt (Anspruch 20). Das Verfahren umfasst die Schritte des Einführens einer zusätzlichen Kanaldotierstoffsorte in eine Halbleiterschicht und des Bildens einer Gateelektrodenstruktur über der Halbleiterschicht, wobei die Gateelektrodenstruktur ein Gate-Dielektrikumsmaterial und eine Gateelektrode mit Spalt aufweist. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte des Implantierens einer Wannendotierstoffsorte in die Halbleiterschicht lateral benachbart zu der Gateelektrodenstruktur und durch den Spalt und des Ausführens eines ersten Ausheizprozesses, um ein zusammenhängendes Wannengebiet zu erzeugen. Das Verfahren umfasst ferner: Bilden einer Maske über dem Spalt und Implantieren einer Sourcedotierstoffsorte in die Halbleiterschicht unter Anwendung der Maske und der Gateelektrodenstruktur als eine Implantationsmaske. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Ausführens eines zweiten Ausheizprozesses zur Diffusion eines Teils der Sourcedotierstoffsorte unter die Gateelektrodenstruktur.According to another aspect of the invention, there is provided a method of fabricating a depletion-mode DMOS transistor in a semiconductor device (claim 20). The method includes the steps of introducing an additional channel dopant species into a semiconductor layer and forming a gate electrode structure over the semiconductor layer, wherein the gate electrode structure comprises a gate dielectric material and a gap gate electrode. The method further includes the steps of implanting a A well dope species into the semiconductor layer laterally adjacent the gate electrode structure and through the gap and performing a first anneal process to create a contiguous well region. The method further comprises forming a mask over the gap and implanting a source dopant species in the semiconductor layer using the mask and the gate electrode structure as an implantation mask. The method further includes the step of performing a second anneal process for diffusing a portion of the source dopant species below the gate electrode structure.

Auf der Grundlage des obigen Verfahrens kann die laterale Erstreckung des Wannengebiets vergrößert werden, ohne dass zu einer größeren vertikalen Erstreckung des Wannengebiets beigetragen wird, da der Spalt einen lokalen Einbau eines Teils der Wannendotierstoffsorte ermöglicht, die somit während des nachfolgenden Ausheizprozesses eine Verbindung mit der Wannendotierstoffsorte herstellt, die am Rand der Gateelektrode implantiert ist. Während der Implantation der Sourcedotierstoffsorte stellt andererseits die Maske eine zusammenhängende Ionenblockierwirkung der Gateelektrode ähnlich zu konventionellen Vorgehensweisen sicher, wie sie zuvor beschrieben sind.Based on the above method, the lateral extent of the well region can be increased without contributing to a greater vertical extent of the well region since the gap allows for local incorporation of a portion of the well dopant species which thus connects to the well dopant species during the subsequent anneal process which is implanted at the edge of the gate electrode. On the other hand, during implantation of the source dopant species, the mask ensures a contiguous ion blocking effect of the gate electrode, similar to conventional approaches as previously described.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bilden der Gateelektrodenstruktur: Abscheiden eines Elektrodenmaterials auf dem Gate-Dielektrikumsmaterial und Strukturieren des Elektrodenmaterials derart, dass der Spalt und mindestens ein Kopplungsbereich erhalten werden, der Bereiche der Gateelektrode, die durch den Spalt getrennt sind, elektrisch miteinander verbindet. Auf diese Weise fungiert die Elektrode weiterhin als eine elektrische Einheit, ohne dass zusätzliche Prozessschritte erforderlich sind.In another embodiment, forming the gate electrode structure comprises depositing an electrode material on the gate dielectric material and patterning the electrode material such that the gap and at least one coupling region are electrically connected to each other by portions of the gate electrode separated by the gap. In this way, the electrode continues to function as an electrical unit without requiring additional process steps.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bilden der Gateelektrodenstruktur: Abscheiden eines Elektrodenmaterials auf dem Gate-Dielektrikumsmaterial und Strukturieren des Elektrodenmaterials derart, dass ein erster Bereich und ein zweiter Bereich erhalten werden, die voneinander elektrisch durch den Spalt isoliert sind. In diesem Falle kann eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Wannendotierstoffverteilung nach der Implantation erreicht werden, wobei die elektrische Verbindung des separaten ersten und zweiten Bereichs erreicht wird, indem eine Verbindungsstruktur in einem Verdrahtungssystem des Halbleiterbauelements hergestellt wird.In another embodiment, forming the gate electrode structure comprises depositing an electrode material on the gate dielectric material and patterning the electrode material such that a first region and a second region are obtained that are electrically isolated from each other through the gap. In this case, improved uniformity of the well dopant distribution after implantation can be achieved, wherein the electrical connection of the separate first and second regions is achieved by making a connection structure in a wiring system of the semiconductor device.

In einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines DMOS-Transistors: Implantieren einer Wannendotierstoffsorte in ein Halbleitermaterial in Anwesenheit einer Gateelektrodenstruktur, die mindestens einen Spalt zum Einbau eines Teils der Wannendotierstoffsorte in das Halbleitermaterial durch den mindestens einen Spalt hindurch aufweist. Das Verfahren umfasst ferner: Maskieren des mindestens einen Spalts und Implantieren einer Sourcedotierstoffsorte in das Halbleitermaterial in Anwesenheit der Gateelektrodenstruktur, die den mindestens einen maskierten Spalt aufweist. Ferner umfasst das Verfahren: Bilden eines Wannengebiets und eines Sourcegebiets durch Ausführen von Ausheizprozessen derart, dass eine Diffusion der Wannendotierstoffsorte und der Sourcedotierstoffsorte in Gang gesetzt wird.In yet another aspect of the present invention, a method of making a DMOS transistor comprises implanting a well dopant species into a semiconductor material in the presence of a gate electrode structure having at least one gap for incorporating a portion of the well dopant species into the semiconductor material through the at least one gap. The method further comprises: masking the at least one gap and implanting a source dopant species into the semiconductor material in the presence of the gate electrode structure having the at least one masked gap. Further, the method includes: forming a well region and a source region by performing annealing processes such that diffusion of the well dopant species and the source dopant species is initiated.

Somit kann die Wannendotierstoffsorte aufgrund der Positionierung eines Teils der Wannendotierstoffsorte an dem zumindest einen Spalt lateral verteilt bzw. diffundiert werden, der dann während des Einbaus der Sourcedotierstoffsorte maskiert wird.Thus, due to the positioning of a portion of the well dopant species, the well dopant species may be laterally diffused at the at least one gap, which is then masked during installation of the source dopant species.

In einer weiteren Ausführungsform wird eine zusätzliche Kanaldotierstoffsorte vor dem Bilden der Gateelektrodenstruktur eingebaut. Auf diese Weise kann ein Kanalgebiet für den Verarmungsmodus bereitgestellt werden, ohne dass das empfindliche Gate-Dielektrikumsmaterial unnötig beeinflusst wird.In another embodiment, an additional channel dopant species is incorporated prior to forming the gate electrode structure. In this way, a channel region for the depletion mode can be provided without unnecessarily affecting the sensitive gate dielectric material.

Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen zum schnelleren Auffinden, sollen jedoch nicht dafür dienen, dass Ausführungsformen in die Anspruchssprache interpretiert werden.Reference signs in the claims serve to locate them more quickly, but are not intended to be used to interpret embodiments in the claim language.

Einführung in Ausführungsformen.Introduction to embodiments.

Die Ausführungsformen verbessern das Verständnis der Erfindung(en), wie sie beansprucht ist (sind). Sie sind nicht ”die Erfindung”, sondern Beispiele (Ausführungsformen) davon.The embodiments enhance the understanding of the invention (s) as claimed. They are not "the invention" but examples (embodiments) thereof.

1 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines vertikalen DMOS-Transistors eines Anreicherungstyps gemäß einer konventionellen Transistorarchitektur, 1 12 schematically shows a cross-sectional view of an enhancement type vertical DMOS transistor according to a conventional transistor architecture;

2 zeigt schematisch ein (Spannungs-)Potenzial in einem ausgeschalteten Zustand bzw. im Sperrzustand in einem bekannten Transistor, der eine zusätzlich dotiertes Kanalgebiet aufweist, um einen DMOS-Transistor des Verarmungstyps zu erhalten, um dadurch die Durchbruchsspannung zu reduzieren, 2 schematically shows a (voltage) potential in an off state in a known transistor having an additionally doped channel region to obtain a depletion mode DMOS transistor, thereby reducing the breakdown voltage,

3 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines neuen DMOS-Transistors des Verarmungstyps mit einer größeren Kanallänge, während das Wannengebiet eine angestrebte vertikale Ausdehnung besitzt, 3 Fig. 12 schematically shows a cross-sectional view of a new depletion mode DMOS transistor having a larger channel length while the well region has a desired vertical extension.

4 zeigt schematisch das (Sperrspannungs-)Potenzial in dem Transistor, der ein zusätzliches Kanalgebiet und eine gespaltene Gateelektrode aufweist, wodurch ein frühes Durchschlagen vermieden werden kann, 4 schematically shows the (reverse voltage) potential in the transistor, a additional channel region and a split gate electrode, whereby an early strike through can be avoided

5 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines DMOS-Transistors mit Spalten in der Gateelektrode, 5 shows schematically a perspective view of a DMOS transistor with gaps in the gate electrode,

6 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Gateelektrodenstruktur mit Spalten und Kopplungsbereichen für die elektrische Verbindung separater Elektrodenbereiche, 6 12 schematically shows a top view of a gate electrode structure with gaps and coupling regions for the electrical connection of separate electrode regions,

7 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine DMOS-Transistorzelle mit einer zentralen Gate-Öffnung und 7 schematically shows a plan view of a DMOS transistor cell with a central gate opening and

8 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines DMOS-Transistors mit einer Gateelektrode, die separate Elektrodenbereiche aufweist, die durch eine Verbindungsstruktur elektrisch miteinander verbunden sind, die zumindest teilweise in dem Metallisierungssystem des Bauelements ausgebildet ist. 8th schematically shows a perspective view of a DMOS transistor having a gate electrode having separate electrode regions, which are electrically connected by a connection structure which is at least partially formed in the metallization of the device.

Detaillierte Offenbarung von Ausführungsformen.Detailed disclosure of embodiments.

Mit Bezug zu den Zeichnungen werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen beschrieben, wobei identische oder ähnliche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.With reference to the drawings, further illustrative embodiments will now be described, wherein identical or similar components are designated by the same reference numerals.

3 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 100 mit einem DMOS-Transistor 10 in Form eines Transistors des Verarmungstyps. Der Transistor umfasst ein Halbleitermaterial mit einem stark dotierten Draingebiet 1, einer leicht dotierten Halbleiterschicht oder einem Driftgebiet 2, die einen ähnlichen Aufbau aufweisen können, wie dies zuvor mit Bezug zu 1 beschrieben ist. Somit sind für einen n-Kanaltransistor die Gebiete 1 und 2 n-dotierte Gebiete. Ferner ist ein Wannengebiet 25 mit vergrößerter lateraler Erstreckung bzw. Ausdehnung in dem Halbleitermaterial des Bauelements 100 ausgebildet und es umfasst ein Kanalgebiet 9, das mit einem Sourcegebiet 6 in Verbindung steht. Aufgrund der vergrößerten lateralen Erstreckung des Wannengebiets 25 ist auch die Länge des Kanalgebiets 6 größer, wie dies für die Ausbildung eines leitenden Kanals zwischen dem Sourcegebiet 6 und dem Driftgebiet 2 ohne Anlegen einer Spannung über einer Gateelektrodenstruktur 22a und dem Sourcegebiet 6 erforderlich ist, wie dies auch zuvor erläutert ist. 3 schematically shows a cross-sectional view of a semiconductor device 100 with a DMOS transistor 10 in the form of a depletion type transistor. The transistor comprises a semiconductor material with a heavily doped drain region 1 , a lightly doped semiconductor layer or a drift region 2 , which may have a similar construction, as previously with reference to 1 is described. Thus, for an n-channel transistor, the regions 1 and 2 n-doped areas. Further, a tub area 25 with increased lateral extension or expansion in the semiconductor material of the device 100 formed and it includes a channel area 9 that with a source area 6 communicates. Due to the enlarged lateral extent of the tub area 25 is also the length of the canal area 6 larger, as for the formation of a conductive channel between the source region 6 and the drift area 2 without applying a voltage across a gate electrode structure 22a and the source area 6 is required, as previously explained.

Die Gateelektrodenstruktur 22a enthält ein Gate-Dielektrikumsmaterial 3, das eine Gateelektrode 22 von dem Kanalgebiet 9, das die zusätzliche Kanaldotierung enthält, die schematisch durch das Bezugszeichen 21 angegeben ist, und von dem Sourcegebiet 6 trennt. Die Gateelektrode 22 kann zwei oder mehr Elektrodenbereiche 22b, 22c aufweisen, die entlang einer Stromflussrichtung 9a getrennt sind, wodurch ein Spalt oder Schlitz 23 gebildet ist. Der Spalt 23 ist mit einem isolierenden Material eines dielektrischen Zwischenschichtmaterials 7 gefüllt. Wie gezeigt ist, erstrecken sich das zusätzlich dotierte Gebiet 21 des Kanalgebiets 9 und das Wannengebiet 25 zusammenhängend entlang der Richtung 9a, wodurch auch ein Bereich in dem Halbleitermaterial ”überbrückt” wird, der unter dem Spalt 23 angeordnet ist.The gate electrode structure 22a contains a gate dielectric material 3 , which is a gate electrode 22 from the channel area 9 containing the additional channel doping, indicated schematically by the reference numeral 21 is specified, and from the source area 6 separates. The gate electrode 22 can have two or more electrode areas 22b . 22c along a current flow direction 9a separated, creating a gap or slit 23 is formed. The gap 23 is with an insulating material of a dielectric interlayer material 7 filled. As shown, the additional doped region extends 21 of the canal area 9 and the tub area 25 coherent along the direction 9a , which also "bridges" an area in the semiconductor material that underlies the gap 23 is arranged.

Das Bauelement 100 mit dem Transistor 10 wird auf der Grundlage der folgenden Prozesse hergestellt. Zunächst wird das stark dotierte Draingebiet 1 gebildet, indem beispielsweise ein stark dotiertes Substrat bereitgestellt wird oder indem eine gewünschte hohe Dotierstoffkonzentration eingebaut wird. Als nächstes wird die Halbleiterschicht 2 so hergestellt, dass diese die gewünschte geringe Dotierstoffkonzentration besitzt, wie dies für ein Driftgebiet erforderlich ist. Zu diesem Zweck kann ein Halbleitermaterial epitaktisch auf dem Material 1 aufgewachsen werden, wodurch die gewünschte Menge an Dotierstoffen eingebaut wird. Danach werden Isolationsstrukturen oder Feldoxidgebiete (nicht gezeigt) hergestellt, woran sich die Implantation einer Dotierstoffsorte für den Einbau der zusätzlichen Kanaldotierstoffsorte 21 anschließt. Die zusätzliche Kanaldotierstoffsorte kann in lateraler Richtung durch Bereitstellen einer Implantationsmaske, etwa einer Lackmaske, und dergleichen, begrenzt Werden. Das Gate-Dielektrikumsmaterial 3 wird dann hergestellt, indem beispielsweise ein Teil der Schicht 2 oxidiert wird, wodurch ein Siliziumdioxidmaterial erzeugt wird, wenn die Schicht 2 aus Silizium aufgebaut ist. Es sollte beachtet werden, dass das Gate-Dielektrikumsmaterial 3 auch zusätzlich oder alternativ hergestellt werden kann, indem ein dielektrisches Material abgeschieden wird. Daraufhin wird das Material der Gateelektrode 22 abgeschieden, beispielsweise als ein Metall, als dotiertes Polysilizium, als nicht dotiertes Polysilizium, und dergleichen. Das Elektrodenmaterial wird dann strukturiert, indem eine Ätzmaske erzeugt wird und geeignete und gut etablierte Ätzprozesse ausgeführt werden. Die Strukturierung des Elektrodenmaterials beruht jedoch, im Gegensatz zu konventionellen Vorgehensweisen, auf einer Gestaltungsform, die einen oder mehrere der Spalte 23 enthält, wodurch zumindest der erste und der zweite Elektrodenbereich 22b, 22c bereitgestellt werden. Während der Strukturierung kann das Gate-Dielektrikumsmaterial 3 als ein Ätzstoppmaterial verwendet werden. Die ”Länge” des Spalts 23, d. h. dessen laterale Erstreckung bzw. Ausdehnung entlang der Richtung 9a, und die Länge des Elektrodenbereichs 22b sind in Übereinstimmung mit dem Diffusionsverhalten der Wannendotierstoffsorte in dem Wannengebiet 25 ausgewählt, das in die Schicht 2 implantiert wird, wobei die Gateelektrodenstruktur 22a als eine Implantationsmaske verwendet wird. Daher wird während der Wannenimplantation eine Wannendotierstoffsorte auch in die Schicht 2 durch den Spalt 23 hindurch eingeführt, wodurch lokal zwischenliegende Dotierstoffereservoire erzeugt werden, die als Dotierstoffquellen während des nachfolgenden Ausheizprozesses dienen, um die Wannendotierstoffsorte lateral unter den Elektrodenbereich 22b ausgehend von dem Spalt 23 und vom Rand der Gateelektrode 22 auf der rechten Seite der 3 zu verteilen. Wie zuvor erläutert ist, kann auch die Tiefe des Wannengebiets 25 während des Ausheizprozesses und möglicherweise während eines weiteren Ausheizprozesses festgelegt werden, die jedoch von der gesamten lateralen Erstreckung des Wannengebiets unter der Gateelektrode 22 aufgrund der Anwesenheit der zusätzlichen Wannendotierstoffquelle unter dem Spalt 23 entkoppelt ist. Da das Diffusionsverhalten für eine vorgegebene Dotierstoffsorte und vorgegebene Ausheizparameter im Voraus ermittelt werden kann, kann die laterale Größe des Spalts 23 und des Elektrodenbereichs 22b geeignet so festgelegt werden, dass das zusammenhängende Gebiet 25 die gewünschte laterale Erstreckung bzw. Ausdehnung erreicht.The component 100 with the transistor 10 is made on the basis of the following processes. First, the heavily endowed Drain area 1 by providing, for example, a heavily doped substrate or by incorporating a desired high dopant concentration. Next, the semiconductor layer 2 is prepared so that it has the desired low dopant concentration, as is required for a drift region. For this purpose, a semiconductor material may epitaxially on the material 1 are grown, whereby the desired amount of dopants is incorporated. Thereafter, isolation structures or field oxide regions (not shown) are fabricated, followed by the implantation of a dopant species for incorporation of the additional channel dopant species 21 followed. The additional channel dopant species may be limited in the lateral direction by providing an implantation mask, such as a resist mask, and the like. The gate dielectric material 3 is then prepared by, for example, a part of the layer 2 is oxidized, whereby a silicon dioxide material is generated when the layer 2 is made of silicon. It should be noted that the gate dielectric material 3 can also be additionally or alternatively prepared by depositing a dielectric material. Thereafter, the material of the gate electrode 22 deposited, for example, as a metal, as doped polysilicon, as undoped polysilicon, and the like. The electrode material is then patterned by creating an etch mask and performing appropriate and well-established etching processes. However, the patterning of the electrode material, unlike conventional approaches, is based on a design that includes one or more of the gaps 23 containing, whereby at least the first and the second electrode area 22b . 22c to be provided. During patterning, the gate dielectric material 3 be used as an etch stop material. The "length" of the gap 23 , ie its lateral extension or extension along the direction 9a , and the length of the electrode area 22b are consistent with the diffusion behavior of the well dopant species in the well area 25 selected in the layer 2 is implanted, wherein the gate electrode structure 22a is used as an implantation mask. Therefore, during tub implantation, a tub dopant species also becomes in the layer 2 through the gap 23 , thereby creating locally intermediate dopant reservoirs serving as dopant sources during the subsequent anneal process to laterally place the well dopant species below the electrode region 22b starting from the gap 23 and from the edge of the gate electrode 22 on the right side of the 3 to distribute. As previously explained, the depth of the well area can also be 25 during the annealing process, and possibly during another anneal process, but that of the entire lateral extent of the well region below the gate electrode 22 due to the presence of the additional well dopant source under the gap 23 is decoupled. Since the diffusion behavior can be determined in advance for a given type of dopant and predetermined bake parameters, the lateral size of the gap 23 and the electrode area 22b suitably set so that the contiguous area 25 reaches the desired lateral extension or expansion.

Als nächstes wird eine Maske 11, etwa eine Lackmaske, so hergestellt, dass diese den Spalt 23 bedeckt, was bewerkstelligt wird, indem ein Lithographieprozess unter Anwendung einer geeigneten Lithographiemaske ausgeführt wird. Es sollte beachtet werden, dass die Justierung der Maske 11 nicht kritisch ist, solange der Spalt 23 zuverlässig abgedeckt ist, während der Rand der Gateelektrode 22 freigelegt bleibt, um die selbstjustierende Wirkung zu erreichen, wenn ein weiterer Implantationsprozess zum Einbau der Sourcedotierstoffsorte des Sourcegebiets 6 ausgeführt wird. Während der Source-Implantation liefert somit die Gateelektrode 22 die Maskenwirkung aufgrund der Anwesenheit der zusätzlichen Maske 11. Bei Bedarf kann die Maske 11 auch verwendet werden, um einen freiliegenden Bereich des Gate-Dielektrikumsmaterials 3 zu entfernen, während das dielektrische Material 3 in dem Spalt 23 beibehalten wird. Nach dem Entfernen der Maske 11 wird die Sourcedotierstoffsorte in gewünschter Weise diffundiert bzw. verteilt, indem ein weiterer Ausheizprozess angewendet wird, in welchem auch eine zusätzliche Diffusion der Wannendotierstoffsorte auftreten kann. Daraufhin wird das dielektrische Zwischenschichtmaterial 7 abgeschieden und strukturiert, so dass darin Öffnungen erzeugt werden, die mit einem geeigneten leitenden Material gefüllt werden können. Als nächstes wird ein Metallisierungssystem (nicht gezeigt) gemäß den gesamten Bauteilerfordernissen hergestellt.Next is a mask 11 , such as a resist mask, made so that this gap 23 what is accomplished by performing a lithography process using a suitable lithography mask. It should be noted that the adjustment of the mask 11 not critical, as long as the gap 23 is reliably covered while the edge of the gate electrode 22 remains exposed to achieve the self-aligning effect when another implantation process for incorporation of the source dopant species of the source region 6 is performed. During the source implantation thus provides the gate electrode 22 the mask effect due to the presence of the additional mask 11 , If necessary, the mask 11 also be used to form an exposed portion of the gate dielectric material 3 while removing the dielectric material 3 in the gap 23 is maintained. After removing the mask 11 For example, the source dopant species is diffused as desired by utilizing a further anneal process in which additional diffusion of the well dopant species may occur. Thereafter, the interlayer dielectric material becomes 7 deposited and patterned to create openings therein that can be filled with a suitable conductive material. Next, a metallization system (not shown) is made according to the overall device requirements.

4 zeigt schematisch die Ergebnisse einer Simulation des Transistors 10 aus 3, wenn dieser im Sperrzustand bzw. ausgeschalteten Zustand betrieben wird. Aufgrund der geeigneten Tiefe des Wannengebiets 25 und der erweiterten Länge des Kanals 9, der darin vorgesehen ist, führt der negativ vorgespannte Zustand der Gateelektrode 22 zu einer hohen Durchbruchsspannung, so dass ein früher Durchbruch bzw. ein frühes Durchgreifen vermieden wird, wie dies durch die Potenziallinien 20 angegeben ist. 4 schematically shows the results of a simulation of the transistor 10 out 3 when it is operated in the off state or off state. Due to the appropriate depth of the tub area 25 and the extended length of the channel 9 , which is provided therein, the negative biased state of the gate electrode 22 to a high breakdown voltage so that an early breakdown or an early penetration is avoided, as by the potential lines 20 is specified.

5 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Transistors 10 gemäß einer anschaulichen Ausführungsform. Wie gezeigt, ist der Spalt 23 durch einen Kopplungsbereich oder einen Kopplungssteg 24 ”unterbrochen”, der somit die Elektrodenbereiche 22b und 22c elektrisch verbindet. Somit kann die Gateelektrode 22 elektrisch als eine einzelne Komponente betrachtet werden, während im Hinblick auf die Ionenblockierwirkung dennoch die gewünschten Dotierstoffquellen für die Wannendotierstoffsorte erhalten werden, wie zuvor erläutert ist. Um das Wannengebiet 25 in der Nähe des Kopplungsbereichs 24 nicht unerwünscht abzukoppeln, wird die laterale Abmessung, etwa eine Breite 24a so festgelegt, dass für das gegebene Dotierstoffdiffusionsverhalten der Wannendotierstoffsorte und für die gegebenen Ausheizparameter sich das Wannengebiet auch unter den Bereich 24 erstreckt und sich zusammenhängend mit den verbleibenden Bereichen des Wannengebiets 25 verbindet. 5 schematically shows a perspective view of the transistor 10 according to an illustrative embodiment. As shown, the gap is 23 through a coupling area or a coupling bar 24 "Interrupted", thus the electrode areas 22b and 22c connects electrically. Thus, the gate electrode 22 are electrically considered to be a single component, while still obtaining the desired dopant sources for the well dopant species, as discussed above, in view of the ion blocking effect. Around the tub area 25 near the coupling area 24 not undesirable decouple, the lateral dimension, about a width 24a set so that for the given Dotierstoffdiffusionsverhalten the Wannendotierstoffsorte and for the given Ausheizparameter the tub area is also below the range 24 extends and is contiguous with the remaining areas of the tub area 25 combines.

6 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Gateelektrode 22, wobei der Spalt 23 entlang der lateralen Richtung L durch die Kopplungsbereiche 24 unterbrochen ist. Der Einfachheit halber bezieht sich die folgende Beschreibung nur auf die Transistorzelle, die auf der rechten Seite der 6 gezeigt ist. Die lateralen Abmessungen des Elektrodenbereichs 22b und die laterale Position des Spalts 23 sind so festgelegt, dass das Wannengebiet 25 in einer zusammenhängenden Konfiguration erhalten wird. Wie gezeigt, kann die Diffusion der Wannendotierstoffsorte zu einer lateralen Erstreckung bzw. Ausdehnung 25s führen, wenn die Wannendotierstoffsorte anfänglich an der Peripherie oder dem Rand 22e des Bereichs 22b nach der Implantation angeordnet ist. Andererseits kann die Diffusion ausgehend von dem Spalt 23 in Richtung zu dem Rand 25e zu einer Ausdehnung 25g führen, wobei die kombinierten Länge der Ausdehnungen 25e und 25g größer ist als die Strecke von dem Spalt 23 zu dem Rand 22e. In ähnlicher Weise ist die Abmessung des Kopplungsbereichs 24, die als 24a angegeben ist und die auch als der Abstand einzelner Spaltbereiche verstanden werden kann, kleiner als das Zweifache der Ausdehnung 25g. 6 schematically shows a plan view of the gate electrode 22 , where the gap 23 along the lateral direction L through the coupling areas 24 is interrupted. For the sake of simplicity, the following description refers only to the transistor cell located on the right side of FIG 6 is shown. The lateral dimensions of the electrode area 22b and the lateral position of the gap 23 are set so that the tub area 25 is obtained in a contiguous configuration. As shown, the diffusion of the tub dopant species may become lateral extension 25s lead, if the pan dopant type initially at the periphery or the edge 22e of the area 22b is arranged after implantation. On the other hand, the diffusion can proceed from the gap 23 towards the edge 25e to an extent 25g lead, taking the combined length of the expansions 25e and 25g is greater than the distance from the gap 23 to the edge 22e , Similarly, the dimension of the coupling area 24 , as 24a is specified and which can also be understood as the distance of individual gap areas, less than twice the extent 25g ,

Wenn die obigen Bedingungen in Bezug auf die Diffusion der Wannendotierstoffsorte erfüllt sind, ist die Ausdehnung des Wannengebiets 25 unter dem Bereich 22 oder unter dem Bereich 22c bestimmt durch: die Ausdehnung 25g, eine 'Breite' 23' des Spalts 23 (in der Stromflussrichtung 9a) und einen Versatz 22e' des Spalts 23 in Bezug zu dem Rand 22e. Die Ausdehnung 25g, die Breite 23' und der Versatz 22e' ergeben als Summe eine ”Gesamtlänge unter dem Gate 22”.When the above conditions regarding the diffusion of the well dopant species are satisfied, the extent of the well region is 25 under the area 22 or below the range 22c determined by: the extent 25g , a 'width' 23 ' of gap 23 (in the current flow direction 9a ) and an offset 22e ' of the gap 23 in relation to the edge 22e , The expansion 25g , the width 23 ' and the offset 22e ' result in the sum of a "total length under the gate 22 ".

Es sollte beachtet werden, dass aufgrund der Natur eines Diffusionsprozesses die entsprechenden lateralen Abmessungen, etwa 25g, 25e, als Angaben zu verstehen sind, die einen Schwellwert der Dotierstoffkonzentration beschreiben. Beispielsweise kann eine ”Grenze” eines Diffusionsgebiets als ein Ort verstanden werden, an welchem die Konzentration auf weniger als 30% einer maximalen Konzentration abfällt.It should be noted that due to the nature of a diffusion process, the corresponding lateral dimensions, e.g. 25g . 25e , are to be understood as statements which describe a threshold value of the dopant concentration. For example, a "boundary" of a diffusion region may be understood as a location at which the concentration drops to less than 30% of a maximum concentration.

7 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Gateelektrode 22 für eine Transistorzellenkonfiguration, in der die Gateelektrode eine zentrale Öffnung 22o aufweist, die über einem Bereich des Sourcegebiets (nicht gezeigt) ausgebildet ist. Somit ist die Stromflussrichtung von der zentrale Öffnung 22o weg nach außen gerichtet. Das Sourcegebiet kann daher mit dem ersten Elektrodenbereich 22b überlappen, der die zentrale Öffnung zwei 22o begrenzt. Ferner trennen mehrere Spalte (oder Spaltbereiche) 23 den Bereich 22b von dem Bereich 22c entlang der Stromflussrichtung 9a. In diesem Beispiel sind die lateralen Abmessungen des Bereichs 22b, der Spalte (Spaltbereiche) 23 und der Kopplungsbereiche 24 in Übereinstimmung mit den oben in Bezug zu 6 angegebenen Überlegungen festgelegt, um ein zusammenhängendes Wannengebiet zu erhalten. In anderen Ausführungsformen unterscheidet sich die Form der Gateelektrode 22 von der quadratischen Form aus 7. Beispielsweise kann eine rechteckige Form, eine hexagonale Form oder eine achteckige Form für die zentrale Öffnung vorgesehen werden, wodurch eine räumlich effiziente Konfiguration für eine Transistorzelle erhalten wird. 7 schematically shows a plan view of the gate electrode 22 for a transistor cell configuration in which the gate electrode has a central opening 22o which is formed over a region of the source region (not shown). Thus, the current flow direction is from the central opening 22o directed away to the outside. The source region may therefore be connected to the first electrode region 22b overlap the central opening two 22o limited. Furthermore, several columns (or gap areas) separate 23 the area 22b from the area 22c along the current flow direction 9a , In this example, the lateral dimensions of the area 22b , the column (gap areas) 23 and the coupling areas 24 in accordance with the above in relation to 6 specified considerations to obtain a contiguous well area. In other embodiments, the shape of the gate electrode differs 22 from the square shape 7 , For example, a rectangular shape, a hexagonal shape, or an octagonal shape may be provided for the central opening, thereby providing a spatially efficient configuration for a transistor cell.

8 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Transistors 10 gemäß weiteren Ausführungsformen, in denen die Gateelektrode 22 die Elektrodenbereiche 22c, 22b als isolierte Bereiche aufweist. In diesem Falle ist der Spalt 23 nicht durch Kopplungsbereiche unterbrochen, die in dem Gateelektrodenmaterial selbst vorgesehen sind. Stattdessen wird die elektrische Verbindung doch eine Verbindungsstruktur 27 hergestellt, von der zumindest ein Teil in einem Metallisierungssystem des Halbleiterbauelements, das den Transistor 10 enthält, ausgebildet ist. Beispielsweise enthält die Verbindungsstruktur 27 ein erstes Kontaktelement 28b, das in dem dielektrischen Zwischenschichtmaterial (nicht gezeigt) ausgebildet ist und eine Verbindung zu dem Elektrodenbereich 22b herstellt. Ferner ist ein zweites Kontaktelement 28c vorgesehen und stellt eine Verbindung zu dem Elektrodenbereich 22c her. Das erste und das zweite Kontaktelement können während des standardmäßigen Kontaktprozesses hergestellt werden. Daraufhin wird eine erste Metallisierungsebene erzeugt, in der ein Metallgebiet 26 so vorgesehen ist, dass es mit dem ersten und dem zweiten Kontaktelement 28b, 28c verbunden ist. Somit wird während der Implantation der Wannendotierstoffsorte auf der Grundlage des nicht unterbrochenen Spalts 23 eine bessere Dotierstoffverteilung erreicht, während die Verbindungsstruktur für eine gut leitende Verbindung sorgt, ohne dass zusätzliche Prozessschritte erforderlich sind. 8th schematically shows a perspective view of the transistor 10 according to further embodiments, in which the gate electrode 22 the electrode areas 22c . 22b as isolated areas. In this case, the gap 23 not interrupted by coupling areas provided in the gate electrode material itself. Instead, the electrical connection becomes a connection structure 27 made of the at least one part in a metallization system of the semiconductor device, which is the transistor 10 contains, is formed. For example, the connection structure contains 27 a first contact element 28b formed in the interlayer dielectric material (not shown) and connecting to the electrode region 22b manufactures. Furthermore, a second contact element 28c provided and connects to the electrode area 22c ago. The first and second contact elements may be manufactured during the standard contact process. Subsequently, a first metallization plane is generated in which a metal region 26 is provided so that it with the first and the second contact element 28b . 28c connected is. Thus, during implantation, the well dopant species is based on the uninterrupted gap 23 a better dopant distribution is achieved while the interconnect structure provides a well-conductive connection without the need for additional process steps.

Es sollte beachtet werden, dass die hierin beschriebenen Transistoren als p-Kanaltransistoren und n-Kanaltransistoren bereitgestellt werden können, indem die Art der für die diversen Halbleitergebieten verwendeten Dotierstoffe geeignet ausgewählt wird. Somit können n-Kanaltransistoren des Verarmungstyps und/oder p-Kanaltransistoren des Verarmungstyps in dem Halbleiterbauelement abhängig von der gesamten Schaltungskonfiguration bereitgestellt werden. Wenn ferner eine noch weiter vergrößerte Kanallänge erforderlich ist, können zwei oder mehr Spalte in Reihe entlang der Stromflussrichtung vorgesehen werden, wobei der Abstand der Spalte geeignet so festgelegt wird, dass ein zusammenhängendes Wannengebiet mit vergrößerter lateraler Ausdehnung erhalten wird. Ferner können die hierin beschriebenen Halbleiterbauelemente vorzugsweise auf der Grundlage von Silizium als das Basismaterial hergestellt werden. In anderen Fällen können die hierin offenbarten Prinzipien jedoch auch auf andere Halbleitermaterialien, etwa Germanium, Silizium/Germanium, Verbundhalbleiter, und dergleichen angewendet werden.It should be noted that the transistors described herein may be provided as p-channel transistors and n-channel transistors by appropriately selecting the type of dopants used for the various semiconductor regions. Thus, depletion type n-channel transistors and / or depletion type p-channel transistors may be provided in the semiconductor device depending on the overall circuit configuration. Further, if a still further increased channel length is required, two or more gaps may be provided in series along the current flow direction, the spacing of the gaps being suitably determined to provide a contiguous well region with increased lateral extent. Further, the semiconductor devices described herein may preferably be fabricated based on silicon as the base material. In other instances, however, the principles disclosed herein may also be applied to other semiconductor materials, such as germanium, silicon germanium, compound semiconductors, and the like.

Ferner sind in den Ausführungsformen, die mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben sind, vertikale DMOS-Bauelemente angegeben. In anderen Ausführungsformen wird die Drain- und Source-Konfiguration in einer lateralen oder planaren Konfiguration bereitgestellt, um damit ein laterales DMOS-Bauelement bereitzustellen.Further, in the embodiments described with reference to the drawings, vertical DMOS devices are indicated. In other embodiments, the drain and source configuration is provided in a lateral or planar configuration to provide a lateral DMOS device.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 4003071 [0009] US Pat. No. 4003071 [0009]
  • US 6700160 [0010] US 6700160 [0010]

Claims (22)

Verarmungsmodus-DMOS-Transistor mit einer Gateelektrodenstruktur (22a), die auf einem Halbleitermaterial (2, 1) ausgebildet ist und eine Gate-Dielektrikumsschicht (3) und eine Elektrode (22) aufweist, wobei die Elektrode einen ersten Elektrodenbereich (22b) und einen zweiten Elektrodenbereich (22c) aufweist, die lateral durch ein isolierendes Material (7) getrennt sind, wobei – ein Sourcegebiet (6) einer ersten Leitfähigkeitsart in dem Halbleitermaterial (2) teilweise unter dem ersten Elektrodenbereich (22b) ausgebildet ist; – ein zusätzlich dotiertes Kanalgebiet (9, 21) der ersten Leitfähigkeitsart mit dem Sourcegebiet (6) in Verbindung steht und sich unter den ersten und zweiten Elektrodenbereich (22b, 22c) entlang einer Stromflussrichtung (9a) erstreckt; – ein Wannengebiet (25) einer zweiten Leitfähigkeitsart in dem Halbleitermaterial (2) so ausgebildet ist, dass es mit dem Sourcegebiet (6) in Kontakt ist; – das zusätzlich dotierte Kanalgebiet (9, 21) und ein Driftgebiet (2) die erste Leitfähigkeitsart aufweisen; – das Wannengebiet (25) sich lateral unter den ersten und zweiten Elektrodenbereich (22b, 22c) erstreckt; – ein Draingebiet (1) der ersten Leitfähigkeitsart in Kontakt mit dem Driftgebiet (2) vorgesehen ist.Depletion mode DMOS transistor having a gate electrode structure ( 22a ) on a semiconductor material ( 2 . 1 ) and a gate dielectric layer ( 3 ) and an electrode ( 22 ), wherein the electrode has a first electrode region ( 22b ) and a second electrode area ( 22c ) laterally separated by an insulating material ( 7 ), wherein - a source region ( 6 ) of a first conductivity type in the semiconductor material ( 2 ) partially below the first electrode area ( 22b ) is trained; An additionally doped channel region ( 9 . 21 ) of the first conductivity type with the source region ( 6 ) and under the first and second electrode area ( 22b . 22c ) along a current flow direction ( 9a ) extends; - a bath area ( 25 ) of a second conductivity type in the semiconductor material ( 2 ) is designed so that it is connected to the source region ( 6 ) is in contact; The additionally doped channel region ( 9 . 21 ) and a drift area ( 2 ) have the first conductivity type; - the bath area ( 25 ) laterally below the first and second electrode regions ( 22b . 22c ) extends; - a drainage area ( 1 ) of the first conductivity type in contact with the drift region ( 2 ) is provided. DMOS-Transistor nach Anspruch 1, der ferner einen Kopplungsbereich (24) so aufweist, dass er den ersten und zweiten Elektrodenbereich (22b, 22c) elektrisch verbindet.A DMOS transistor according to claim 1, further comprising a coupling region (Fig. 24 ) such that it covers the first and second electrode regions ( 22b . 22c ) electrically connects. DMOS-Transistor nach Anspruch 2, wobei der Kopplungsbereich (24) ein Teil der Elektrode (22) ist.A DMOS transistor according to claim 2, wherein the coupling region ( 24 ) a part of the electrode ( 22 ). DMOS-Transistor nach Anspruch 2, wobei der Kopplungsbereich ein Metallgebiet (26), das in einer Bauteilebene über der Gateelektrodenstruktur ausgebildet ist, aufweist.A DMOS transistor according to claim 2, wherein the coupling region is a metal region ( 26 ) formed in a device plane above the gate electrode structure. DMOS-Transistor nach Anspruch 3, wobei das Wannengebiet unter dem Kopplungsbereich so ausgebildet ist, dass es ein zusammenhängendes Wannengebiet bereitstellt.The DMOS transistor of claim 3, wherein the well region below the coupling region is configured to provide a contiguous well region. DMOS-Transistor nach Anspruch 1, wobei die Elektrode eine zentrale Öffnung (22o) aufweist, die über einem Bereich des Sourcegebiets ausgebildet ist.A DMOS transistor according to claim 1, wherein the electrode has a central opening ( 22o ) formed over a region of the source region. DMOS-Transistor nach Anspruch 6, wobei die zentrale Öffnung eine quadratische Form in der Draufsicht besitzt.A DMOS transistor according to claim 6, wherein said central opening has a square shape in plan view. DMOS-Transistor nach Anspruch 6, wobei die zentrale Öffnung eine kreisförmige, eine rechteckige, eine hexagonale oder eine achteckige Form besitzt.A DMOS transistor according to claim 6, wherein the central aperture has a circular, a rectangular, a hexagonal or an octagonal shape. Halbleiterbauelement mit einem Verarmungsmodus-DMOS-Transistor, wobei das Halbleiterbauelement umfasst – eine Gateelektrodenstruktur auf einem Halbleitermaterial, die ein Gate-Dielektrikumsmaterial und eine Elektrode mit einem Spalt aufweist; – ein Sourcegebiet in dem Halbleitermaterial, wobei sich das Sourcegebiet unter die Gateelektrodenstruktur erstreckt; – ein Kanalgebiet in dem Halbleitermaterial, wobei sich das Kanalgebiet unter die Gateelektrodenstruktur und den Spalt ausgehend von dem Sourcegebiet zu einem Driftgebiet erstreckt; – ein Draingebiet, das mit dem Driftgebiet in Verbindung steht.Semiconductor device having a depletion mode DMOS transistor, wherein the semiconductor device comprises A gate electrode structure on a semiconductor material comprising a gate dielectric material and an electrode with a gap; A source region in the semiconductor material, the source region extending below the gate electrode structure; A channel region in the semiconductor material, the channel region extending below the gate electrode structure and the gap extending from the source region to a drift region; - a drain area associated with the drift area. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, wobei das Kanalgebiet ein zusätzliches Kanalgebiet mit der gleichen Leitfähigkeitsart wie das Sourcegebiet aufweist.The semiconductor device of claim 9, wherein the channel region has an additional channel region of the same conductivity type as the source region. Halbleitergebiet nach Anspruch 9, wobei die Elektrode mindestens einen ersten Elektrodenbereich und einen zweiten Elektrodenbereich aufweist, die lateral entlang einer Stromflussrichtung durch den Spalt getrennt sind.The semiconductor region of claim 9, wherein the electrode has at least a first electrode region and a second electrode region laterally separated along a current flow direction through the gap. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, wobei die Elektrode einen Materialbereich so aufweist, dass der erste und der zweite Elektrodenbereich elektrisch verbunden sind.The semiconductor device according to claim 11, wherein the electrode has a material region such that the first and second electrode regions are electrically connected. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, wobei der erste und der zweite Elektrodenbereich durch eine Verbindungsstruktur elektrisch verbunden sind, die zumindest teilweise in einem Metallisierungssystem des Halbleiterbauelements ausgebildet ist.The semiconductor device of claim 11, wherein the first and second electrode regions are electrically connected by a connection structure formed at least partially in a metallization system of the semiconductor device. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, wobei die Gateelektrodenstruktur eine zentrale Öffnung aufweist, und eine Stromflussrichtung in dem Kanalgebiet von der zentralen Öffnung nach außen orientiert ist.The semiconductor device of claim 9, wherein the gate electrode structure has a central opening, and a current flow direction in the channel region is outwardly oriented from the central opening. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, wobei die zentrale Öffnung eine quadratische Form, eine kreisförmige Form, eine rechteckige Form, eine hexagonale Form oder eine achteckige Form in Draufsicht auf die Gateelektrodenstruktur aufweist.The semiconductor device according to claim 14, wherein the central opening has a square shape, a circular shape, a rectangular shape, a hexagonal shape or an octagonal shape in plan view of the gate electrode structure. Verfahren zur Herstellung eines Verarmungsmodus-DMOS-Transistors in einem Halbleiterbauelement, wobei das Verfahren umfasst – Einführen einer zusätzlichen Kanaldotierstoffsorte (21) in eine Halbleiterschicht (2); – Bilden einer Gateelektrodenstruktur (22a) über der Halbleiterschicht (2), wobei die Gateelektrodenstruktur (22a) ein Gate-Dielektrikumsmaterial (3) und eine Gateelektrode (22) mit einem Spalt (23) aufweist; – Implantieren einer Wannendotierstoffsorte in die Halbleiterschicht (2) lateral benachbart zu der Gateelektrodenstruktur (22) und durch den Spalt (23); – Ausführen eines ersten Ausheizprozesses zur Erzeugung eines zusammenhängenden Wannengebiets (25); – Bilden einer Maske (11) über dem Spalt (23); – Implantieren einer Sourcedotierstoffsorte in die Halbleiterschicht (2) unter Anwendung der Maske (11) und der Gateelektrodenstruktur (22a) als eine Implantationsmaske; – Ausführen eines zweiten Ausheizprozesses zum Diffundieren eines Teils der Sourcedotierstoffsorte unter die Gateelektrodenstruktur (22a).A method of fabricating a depletion-mode DMOS transistor in a semiconductor device, the method comprising - introducing an additional channel dopant species ( 21 ) in a semiconductor layer ( 2 ); Forming a gate electrode structure ( 22a ) over the semiconductor layer ( 2 ), wherein the gate electrode structure ( 22a ) a gate dielectric material ( 3 ) and a gate electrode ( 22 ) with a gap ( 23 ) having; Implanting a well dopant species in the semiconductor layer ( 2 ) laterally adjacent to the gate electrode structure ( 22 ) and through the gap ( 23 ); Performing a first annealing process to create a contiguous well region ( 25 ); - forming a mask ( 11 ) above the gap ( 23 ); Implanting a source dopant species in the semiconductor layer ( 2 ) using the mask ( 11 ) and the gate electrode structure ( 22a ) as an implantation mask; Performing a second annealing process for diffusing a portion of the source dopant species below the gate electrode structure ( 22a ). Verfahren nach Anspruch 16, wobei Bilden der Gateelektrodenstruktur umfasst: Abscheiden eines Elektrodenmaterials auf dem Gate-Dielektrikumsmaterial (3) und Strukturieren des Elektrodenmaterials derart, dass der Spalt und mindestens ein Kopplungsbereich (23), der durch den Spalt (23) getrennte Bereiche (22b, 22c) der Gateelektrode (22) elektrisch verbindet, erhalten werden.The method of claim 16, wherein forming the gate electrode structure comprises depositing an electrode material on the gate dielectric material. 3 ) and structuring the electrode material such that the gap and at least one coupling region ( 23 ) passing through the gap ( 23 ) separate areas ( 22b . 22c ) of the gate electrode ( 22 ) is electrically connected. Verfahren nach Anspruch 16, wobei Bilden der Gateelektrodenstruktur umfasst: Abscheiden eines Elektrodenmaterials auf dem Gate-Dielektrikumsmaterial und Strukturieren des Elektrodenmaterials derart, dass ein erster Bereich und ein zweiter Bereich erhalten werden, die durch den Spalt elektrisch voneinander isoliert sind.The method of claim 16, wherein forming the gate electrode structure comprises depositing an electrode material on the gate dielectric material and patterning the electrode material such that a first region and a second region are obtained which are electrically isolated from each other by the gap. Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst: Bilden einer Verbindungsstruktur in einem Verdrahtungssystem des Halbleiterbauelements derart, dass der erste und der zweite Bereich elektrisch verbunden sind.The method of claim 18, further comprising: forming a connection structure in a wiring system of the semiconductor device such that the first and second regions are electrically connected. Verfahren zum Herstellen eines DMOS-Transistors, wobei das Verfahren umfasst – Implantieren einer Wannendotierstoffsorte in ein Halbleitermaterial in Anwesenheit einer Gateelektrodenstruktur mit mindestens einem Spalt zum Einbau eines Teils der Wannendotierstoffsorte in das Halbleitermaterial durch den mindestens einen Spalt hindurch; – Maskieren des mindestens einen Spalts; – Implantieren einer Sourcedotierstoffsorte in das Halbleitermaterial in Anwesenheit der Gateelektrodenstruktur, die den mindestens einen maskierten Spalt enthält; – Bilden eines Wannengebiets und eines Sourcegebiets durch Ausführen von Ausheizprozessen zum in Gang setzen einer Diffusion der Wannendotierstoffsorte und der Sourcedotierstoffsorte.A method of fabricating a DMOS transistor, the method comprising Implanting a well dopant species into a semiconductor material in the presence of a gate electrode structure having at least one gap for incorporating a portion of the well dopant species into the semiconductor material through the at least one gap; Masking the at least one gap; - implanting a source dopant species into the semiconductor material in the presence of the gate electrode structure containing the at least one masked gap; Forming a well region and a source region by performing annealing processes to initiate diffusion of the well dopant species and the source dopant species. Verfahren nach Anspruch 20, wobei ferner eine zusätzliche Kanaldotierstoffsorte vor dem Bilden der Gateelektrodenstruktur eingebaut wird.The method of claim 20, further comprising incorporating an additional channel dopant species prior to forming the gate electrode structure. Verarmungsmodus-DMOS-Transistor mit einer Gateelektrodenstruktur, die auf einem Halbleitermaterial ausgebildet ist und eine Gate-Dielektrikumsschicht und eine Elektrode aufweist, wobei die Elektrode einen ersten Elektrodenbereich und einen zweiten Elektrodenbereich, die lateral durch ein isolierendes Material getrennt sind, aufweist, und mit – einem Sourcegebiet einer ersten Leitfähigkeitsart, das in dem Halbleitermaterial teilweise unter dem ersten Elektrodenbereich ausgebildet ist; – einem zusätzlich dotierten Kanalgebiet der ersten Leitfähigkeitsart, das mit dem Sourcegebiet verbunden ist und sich unter den ersten und den zweiten Elektrodenbereich entlang einer Stromflussrichtung erstreckt; – einem Wannengebiet einer zweiten Leitfähigkeitsart, das in dem Halbleitermaterial so ausgebildet ist, dass es mit dem Sourcegebiet in Kontakt ist, – wobei das zusätzliche Kanalgebiet und ein Driftgebiet die erste Leitfähigkeitsart aufweisen; – wobei sich das Wannengebiet lateral unter den ersten und den zweiten Elektrodenbereich erstreckt; – einem Draingebiet der ersten Leitfähigkeitsart, das in Kontakt mit dem Driftgebiet vorgesehen ist.Depletion mode DMOS transistor having a gate electrode structure formed on a semiconductor material and having a gate dielectric layer and an electrode, the electrode having a first electrode region and a second electrode region laterally separated by an insulating material, and with A source region of a first conductivity type formed in the semiconductor material partially below the first electrode region; An additionally doped channel region of the first conductivity type connected to the source region and extending below the first and second electrode regions along a current flow direction; A well region of a second conductivity type formed in the semiconductor material so as to be in contact with the source region, - wherein the additional channel region and a drift region have the first conductivity type; Wherein the well region extends laterally below the first and second electrode regions; A drain region of the first conductivity type provided in contact with the drift region.
DE112010005265.4T 2010-02-15 2010-02-15 Method of making a depletion mode DMOS transistor Active DE112010005265B4 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IB2010/050676 WO2011098866A1 (en) 2010-02-15 2010-02-15 DMOS Transistor Having an Increased Breakdown Voltage and Method for Production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112010005265T5 true DE112010005265T5 (en) 2013-05-29
DE112010005265B4 DE112010005265B4 (en) 2020-09-10

Family

ID=44367331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112010005265.4T Active DE112010005265B4 (en) 2010-02-15 2010-02-15 Method of making a depletion mode DMOS transistor

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9070768B2 (en)
DE (1) DE112010005265B4 (en)
WO (1) WO2011098866A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8865553B2 (en) * 2009-09-30 2014-10-21 X-Fab Semiconductor Foundries Ag Semiconductor component with a window opening as an interface for ambient coupling
KR20170114703A (en) * 2016-04-06 2017-10-16 주식회사 동부하이텍 Gate electrode structure and high voltage semiconductor device having the same
KR102424768B1 (en) 2017-12-13 2022-07-25 주식회사 디비하이텍 P-type LATERAL DOUBLE DIFFUSED MOS TRANSISTOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4003071A (en) 1971-09-18 1977-01-11 Fujitsu Ltd. Method of manufacturing an insulated gate field effect transistor
US6700160B1 (en) 2000-10-17 2004-03-02 Texas Instruments Incorporated Double-diffused MOS (DMOS) power transistor with a channel compensating implant

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5472888A (en) * 1988-02-25 1995-12-05 International Rectifier Corporation Depletion mode power MOSFET with refractory gate and method of making same
US5623151A (en) * 1995-06-16 1997-04-22 International Rectifier Corporation MOS-gated power semiconductor devices with conductivity modulation by positive feedback mechanism
US6207994B1 (en) * 1996-11-05 2001-03-27 Power Integrations, Inc. High-voltage transistor with multi-layer conduction region
EP1421612B1 (en) * 2001-08-17 2009-04-22 IHP GmbH-Innovations for High Performance Microelectronics/Institut für innovative Mikroelektronik LDMOS Transistor and method of fabricating the same
DE10343132B4 (en) * 2003-09-18 2009-07-09 X-Fab Semiconductor Foundries Ag Isolated MOS transistors with extended drain region for increased voltages
US7037795B1 (en) 2004-10-15 2006-05-02 Freescale Semiconductor, Inc. Low RC product transistors in SOI semiconductor process
JP2006295134A (en) * 2005-03-17 2006-10-26 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device and method for manufacture
US7659570B2 (en) * 2005-05-09 2010-02-09 Alpha & Omega Semiconductor Ltd. Power MOSFET device structure for high frequency applications
US7736961B2 (en) 2005-06-28 2010-06-15 Texas Instruments Incorporated High voltage depletion FET employing a channel stopping implant
US7504676B2 (en) * 2006-05-31 2009-03-17 Alpha & Omega Semiconductor, Ltd. Planar split-gate high-performance MOSFET structure and manufacturing method
US7608513B2 (en) * 2007-01-25 2009-10-27 Freescale Semiconductor, Inc. Dual gate LDMOS device fabrication methods
US7582922B2 (en) * 2007-11-26 2009-09-01 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device
US7910991B2 (en) * 2008-03-31 2011-03-22 Freescale Semiconductor, Inc. Dual gate lateral diffused MOS transistor
US20120175679A1 (en) * 2011-01-10 2012-07-12 Fabio Alessio Marino Single structure cascode device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4003071A (en) 1971-09-18 1977-01-11 Fujitsu Ltd. Method of manufacturing an insulated gate field effect transistor
US6700160B1 (en) 2000-10-17 2004-03-02 Texas Instruments Incorporated Double-diffused MOS (DMOS) power transistor with a channel compensating implant

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011098866A1 (en) 2011-08-18
DE112010005265B4 (en) 2020-09-10
US20120306010A1 (en) 2012-12-06
US9070768B2 (en) 2015-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3853778T2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device.
DE60222751T2 (en) FIELD EFFECT TRANSISTOR STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD
DE102009010174B4 (en) Method for producing a semiconductor component and semiconductor component
DE102011087845B4 (en) LATERAL TRANSISTOR COMPONENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE69938562T2 (en) POWER SEMICONDUCTOR COMPONENTS WITH IMPROVED HIGH FREQUENCY SWITCHING AND BROKEN PROPERTIES
DE102008051245B4 (en) High-voltage transistor with high current carrying capacity and method of manufacture
DE102009044474B4 (en) Semiconductor device and method for manufacturing a semiconductor device
DE112015001756B4 (en) An insulated gate semiconductor device and method of manufacturing the insulated gate semiconductor device
DE3114970A1 (en) COMBINED BIPOLAR SMOS TRANSISTOR ARRANGEMENT AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION
DE3709708C2 (en) Semiconductor device and method for producing a field effect transistor
DE102011084419A1 (en) Completely insulated component with self-adjusted body area
DE102018116843B4 (en) Self-blocking III-nitride transistor with high electron mobility
DE102007054222B4 (en) Semiconductor component with trench transistors and method for producing such a component
DE112019002870T5 (en) Two Gate Conductor Transistors and Related Processes
DE102015106185B4 (en) Semiconductor structure and method for processing a carrier
DE112010001315T5 (en) LDMOS with self-aligned vertical LDD and back drain
DE102016118543A1 (en) SEMICONDUCTOR COMPONENTS, POWER SEMICONDUCTOR COMPONENTS AND METHOD FOR MAKING SEMICONDUCTOR CONSTRUCTION ELEMENTS
DE102015120148A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
DE69924338T2 (en) METHOD FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR COMPONENTS WITH A TRIANGLE GATE
DE102018211600A1 (en) HIGH VOLTAGE TRANSISTOR USING A TRIED ISOLATING LAYER AS A GATE-DEDICATED ELECTRICITY
DE202015105413U1 (en) Integrated, floating diode structure
DE10224003B4 (en) Semiconductor device and method for its manufacture
DE102007055290B4 (en) Semiconductor device
DE102015118616B3 (en) Latchup-solid transistor
DE102008029868B4 (en) Semiconductor component and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
R409 Internal rectification of the legal status completed
R409 Internal rectification of the legal status completed
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R125 Request for further processing filed
R126 Request for further processing allowed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R125 Request for further processing filed
R126 Request for further processing allowed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative

Representative=s name: LEONHARD, REIMUND, DIPL.-ING., DE